机房UPS系统通信的改革趋势

在数据机房中，UPS是必要的供电安全设备。如何通过无线的方式监控UPS电池的工作状态?本文为您介绍一个新思路。

1 . UPS

UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)，不间断供电系统，它能在市电供电异常时迅速将储存的直流电转换为交流电给用电设备。UPS广泛应用在网络监控、医疗系统、大型服务器等对电源要求高的场合。从供电方式上来看，可分为内部供电、外部供电两种。从供电类型上，可分为铅酸供电、锂电池供电，其中锂电供电方式将是未来的发展趋势。

图 1 大型UPS

2 . 电池监控

在大型集群式的UPS系统中，往往需要对系统内电池的工作状况进行监视，如工作电压、电流、温度等参数。一般UPS会预留RS485通信接口，将各电池的节点状态上传到上位机软件，平时做工作状态记录，当电池异常时能触发报警。

这种通讯方式带来一些问题，便捷性问题和安全问题。485通讯必须走线，系统越庞大走线工作越繁琐。此外，如果走线不规范，还将为机房带来安全隐患。基于以上原因，部分UPS或者是电池PACK厂商开始思考以无线通信替代有线通信。

图 2 电池状态监测

3 .ZigBee无线通信

ZigBee是一种低速局域数据传输协议，它具有低功耗、低成本、高可靠、多节点、灵活拓扑等特点，特别适合局域网内多节点自由组网的场合。FastZigBee 组网协议是广州致远电子根据多年用户的实际应用，基于 ZigBee 协议栈开发的一套私有透传协议，采用全透传组网通讯，他拥有图3 组网拓扑：

图3 fastzigbee组网拓扑[!--empirenews.page--]

显然，最适于取代485通信的组网方式为星型拓扑结构。该拓扑网络属于集中控制型网络，整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理，各节点间的通信都要通过中心节点，一般由主控制中心不断切换通信目标进行轮询控制。

图 4 半双工一主多从

4. 传输策略

在星型拓扑中，在从机数量众多的情况下必然出现轮询周期过长的情况，这样将影响数据更新的时效性。此时，我们不妨尝试分时上传的策略，收到主机模块的遥传广播包后，从机模块根据自己的短地址按时间片上传数据。如图5 所示，短ID为01的节点在收到主机广播包后立刻启动信息上传，短ID为02的节点在收到主机广播包后延迟T时间后启动信息上传，延时时间T和主机查询周期由数据量和节点数量决定。

图5 分时主动上传

ZLG致远电子基于Silicon Labs EFR32MG1系列无线SoC 开发出了低功耗、高可靠性的 ZigBee模块。

模块有着强大硬件性能，在Mesh组网方面，模块在百秒以内即可完成100台设备的自组网，主要特点：

节点容量大：当 ZigBee采用 16bit 短地址管理方式，在轮询机制下，理论上节点容量高达 65535 个;

完全透传：模块采用 3 线制串口全透明传输方式，即发送接收数据的长度和内容完全一致。其优势在于可以创建自己的协议格式，不再局限于固定第三方协议;

无需二次开发：模块所有网络参数均可使用配套的 WirelessCfg 配置工具或串口配置命令进行配置，可快速实现现场实时动态配置及自组网;

多种网络拓扑：支持P2P结构、星型网络结构、中继路由结构、混合型网络结构，用户根据实际应用灵活组网;

支持分时上报：庞大的网络为避免数据冲突，模块支持用户定义上报时序，保证数据通信稳定可靠。